生物炭输入土壤通过生物（固着、矿化、固定化、反硝化、植物吸收）和非生物（吸收、挥发、浸出）作用促进N的有效利用，这将增加土壤中N的有效性，促进植物生长。此外，也存在生物炭输入降低土壤中可利用N含量的研究。Werner等人研究报道，将稻壳生物炭输入Arenosol土壤有助于N固定，降低了21%可利用N。Liu等研究表明生物炭输入降低了土壤中6％的NH4 -N和12％NO3--N含量。由此可见，生物炭对土壤中N的可利用性影响不一，这主要取决于生物炭的输入量和土壤类型。

生物炭也可以作为土壤中P的储库。Noyce等人通过施用糖枫和赤松生物炭，发现沙中的有效P比沙质壤土和粉质沙土高出三倍。许多研究表明，生物炭输入土壤可提高生物可利用磷含量，并且促进植物生长。生物炭输入对P的影响与N一致，主要受土壤类型和生物炭原材料影响。大多数研究表明，土壤中P含量与生物炭添加量成正比。但是也有研究表明生物炭输入后土壤中有效态P降低。近年来，有研究将生物炭改性或强化以增加对土壤中P的持留能力。吴等人将MgO修饰的生物炭施用于盐碱土壤，通过静电吸引、沉淀和可交换阴离子，增加了土壤中1.46倍P含量。因此，改性生物炭增加了土壤中P的利用效率。

生物炭也可以增加土壤中K元素。许多研究报道，在酸性土壤中施用碱性生物炭会增加土壤中的K含量。Lehmann曾在报告中讲到，添加生物炭可增加K的生物可利用性。尽管也有研究报道生物炭降低土壤中有效K的负面作用，但大多数研究都通过添加生物炭来增加土壤中K的有效性。